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Cianogeno

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El cianógeno es el compuesto químico con la fórmula ( C N ) 2 . Su estructura es N≡C−C≡N . El nitruro de carbono estable más simple , es un gas incoloro y altamente tóxico con un olor penetrante . La molécula es un pseudohalógeno . Las moléculas de cianógeno son lineales y constan de dos grupos CN ‒ análogos a las moléculas de halógeno diatómico, como Cl 2 , pero mucho menos oxidantes. Los dos grupos ciano están unidos entre sí por sus átomos de carbono , aunque se han detectado otros isómeros . [ 6 ] El nombre también se usa para el radical CN, [ 7 ] y por lo tanto se usa para compuestos como el bromuro de cianógeno ( Br−C≡N ) [ 8 ] (pero véase también radical ciano ). Cuando se quema a alta presión con oxígeno, es posible obtener una llama de tonalidad azulada, cuya temperatura ronda los 4800 °C (8670 °F) (con ozono se puede alcanzar una temperatura aún mayor). Por ello, se considera el segundo gas con mayor temperatura de combustión (después del dicianoacetileno ).  

El cianógeno es el anhídrido de la oxamida :

H₂N − C (=O)−C(=O)−NH₂ → N≡C−C≡N + 2 H₂O

La oxamida se fabrica a partir de cianógeno por hidratación: [ 9 ]

N≡C−C≡N + 2 H 2 O → H 2 N−C(=O)−C(=O)−NH 2

Preparación

El cianógeno se genera típicamente a partir de compuestos de cianuro . Un método de laboratorio implica la descomposición térmica del cianuro mercúrico :

2 Hg(CN) 2 → (CN) 2 + Hg 2 (CN) 2

O bien, se pueden combinar soluciones de sales de cobre(II) (como el sulfato de cobre(II) ) con cianuros; se forma un cianuro de cobre(II) inestable que se descompone rápidamente en cianuro de cobre(I) y cianógeno. [ 10 ]

2 CuSO 4 + 4 KCN → (CN) 2 + 2 CuCN + 2 K 2 SO 4

Industrialmente, se crea mediante la oxidación del cianuro de hidrógeno , generalmente utilizando cloro sobre un catalizador de dióxido de silicio activado o dióxido de nitrógeno sobre una sal de cobre . También se forma cuando el nitrógeno y el acetileno reaccionan mediante una chispa o descarga eléctrica. [ 11 ]

Reacciones

La adición de dicloruro de disulfuro al cianógeno produce 3,4-dicloro-1,2,5-tiadiazol .

Paracianógeno

El paracianógeno es un polímero de cianógeno. Se puede preparar mejor calentando cianuro de mercurio(II) . También se puede preparar calentando cianuro de plata , cianato de plata , yoduro de cianógeno o yoduro cianúrico. [ 12 ] También se puede preparar mediante la polimerización de cianógeno a 300 a 500 °C (572 a 932 °F) en presencia de impurezas traza. El paracianógeno también se puede convertir de nuevo en cianógeno calentándolo a 800 °C (1470 °F) . [ 9 ] Con base en la evidencia experimental, se cree que la estructura de este material polimérico es bastante irregular, con la mayoría de los átomos de carbono siendo de tipo sp 2 y dominios localizados de conjugación π . [ 13 ]    

Historia

El cianógeno fue sintetizado por primera vez en 1815 por Joseph Louis Gay-Lussac , quien determinó su fórmula empírica y le dio nombre. Gay-Lussac acuñó la palabra "cianogène" a partir de las palabras griegas κυανός (kyanos, azul) y γεννάω (gennao, crear), porque el cianuro fue aislado por primera vez por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele del pigmento azul de Prusia . [ 14 ] Adquirió importancia con el crecimiento de la industria de fertilizantes a finales del siglo XIX y sigue siendo un intermediario importante en la producción de muchos fertilizantes. También se utiliza como estabilizador en la producción de nitrocelulosa .

El cianógeno se encuentra comúnmente en los cometas . [ 15 ] En 1910, un análisis espectroscópico del cometa Halley encontró cianógeno en su cola, lo que generó temor público de que la Tierra se envenenaría al pasar a través de ella. En Nueva York , la gente usaba máscaras antigás y los comerciantes vendían supuestas "píldoras contra el cometa" que, según afirmaban, neutralizaban el envenenamiento. [ 15 ] Debido a la naturaleza extremadamente difusa de la cola, no hubo ningún efecto cuando el planeta la atravesó. [ 16 ] [ 17 ]

medio interestelar

Aunque se cree que el cianógeno es abundante en el medio interestelar , no se puede detectar directamente mediante radioastronomía , ya que su falta de momento dipolar significa que no tiene espectro de microondas rotacional . [ 18 ] [ 19 ] Se ha detectado su derivado protonado NCCNH + , así como su isómero menos estable, el isocianógeno (cianuro de cianógeno), − C≡N + −C≡N . [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

La dimerización de radicales cianuro también puede producir un tercer isómero, aún menos estable, el diisocianógeno ( C=N−N=C ), que se ha capturado mediante aislamiento en matriz en argón sólido a 12 K. [ 21 ] A partir de 2022 , no se sabe que esté presente en el medio interestelar. [ 22 ]

Seguridad

Al igual que otros cianuros , el cianógeno es muy tóxico, ya que se reduce fácilmente a cianuro, el cual envenena el complejo citocromo c oxidasa , interrumpiendo así la cadena de transferencia de electrones mitocondrial . El gas cianógeno es irritante para los ojos y el sistema respiratorio. La inhalación puede provocar dolor de cabeza, mareos, pulso acelerado, náuseas, vómitos, pérdida del conocimiento, convulsiones y la muerte, según la exposición. [ 23 ] La dosis letal por inhalación suele oscilar entre 100 y 150 miligramos (1,5 a 2,3 granos ) .

El cianógeno produce la segunda llama natural más caliente conocida (después del dicianoacetileno , también conocido como subnitruro de carbono) con una temperatura de más de 4525 °C (8177 °F) cuando arde en oxígeno. [ 24 ] [ 25 ]  

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "Introducción". Nomenclatura de Química Orgánica  : Recomendaciones y Nombres Preferidos de la IUPAC 2013 (Libro Azul) . Cambridge: Royal Society of Chemistry . 2014. pág.  902. doi : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. ↑ "oxalonitrilo (CHEBI:29308)" . Entidades químicas de interés biológico . Reino Unido: Instituto Europeo de Bioinformática. 27 de octubre de 2006. Principal . Consultado el 6 de junio de 2012 .
  3. 1 2 Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos . Departamento de Salud y Servicios Humanos, Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional. Septiembre de 2007. pág. 82. 
  4. 1 2 El Índice Merck (10.ª ed.). Rahway, NJ: Merck & Co. 1983. pág . 385. ISBN   9780911910278.
  5. 1 2 3 4 5 6 Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos. "#0161" . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  6. ↑ Ringer, AL; Sherrill, CD; King, RA; Crawford, TD (2008). "Estados excitados singlete de baja energía del isocianógeno". International Journal of Quantum Chemistry . 106 (6): 1137– 1140. Bibcode : 2008IJQC..108.1137R . doi : 10.1002/qua.21586 .
  7. ↑ Irvine, William M. (2011). "Radical cianógeno". Enciclopedia de astrobiología . pág. 402. doi : 10.1007/978-3-642-11274-4_1806 . ISBN  978-3-642-11271-3.
  8. ^ Hartman, WW; Draga, EE (1931). "Bromuro de cianógeno". Síntesis orgánicas . 11:30​; Volúmenes recopilados , vol. 2, pág. 150  .
  9. 1 2 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. págs. 320–321 . doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  10. ↑ Brotherton, TK; Lynn, JW (1959). "La síntesis y química del cianógeno". Chemical Reviews . 59 (5): 841– ​​883. doi : 10.1021/cr50029a003 .
  11. ↑ Breneman, AA (enero de 1889). "La fijación del nitrógeno atmosférico" . Journal of the American Chemical Society . 11 (1): 2– 27. doi : 10.1021/ja02126a001 .
  12. ↑ Bircumshaw, LL; FM Tayler; DH Whiffen (1954). "Paracianógeno: su formación y propiedades. Parte I". J. Chem. Soc. : 931– 935. doi : 10.1039/JR9540000931 .
  13. ↑ Maya, Leon (1993). "Paracyanogen Reexamined" . Journal of Polymer Science Part A (Manuscrito enviado). 31 (10): 2595– 2600. Bibcode : 1993JPoSA..31.2595M . doi : 10.1002/pola.1993.080311020 .
  14. ^ Gay-Lussac, JL (1815). "Recherches sur l'acide prussique" . Annales de Chimie (en francés). 95 : 136-231 .Gay-Lussac menciona el cianógeno en la página 163.
  15. 1 2 "Géiser de gas venenoso de cometa anuncia sorpresas" . science.nasa.gov . 2 de noviembre de 2010. Archivado del original el 6 de noviembre de 2010.
  16. ↑ "La cola venenosa del cometa" (PDF) . New York Times . 8 de febrero de 1910.
  17. ↑ "El cometa Halley hace 100 años" . The Denver Post . 25 de mayo de 2010.
  18. 1 2 Agúndez, M.; Marcelino, N.; Cernicharo, J. (2018). "Descubrimiento de isocianógeno interestelar (CNCN): evidencia adicional de que los dicianopoliinos son abundantes en el espacio" . The Astrophysical Journal Letters . 861 (2): L22. arXiv : 1806.10328 . Bibcode : 2018ApJ...861L..22A . doi : 10.3847/2041-8213/aad089 . PMC 6120679. PMID 30186588 .  
  19. 1 2 Vastel, C.; Loison, JC; Wakelam, V.; Lefloch, B. (mayo de 2019). "Formación de isocianógeno en el medio interestelar frío" . Astronomía y Astrofísica . 625 : A91. arXiv : 1904.07570 . doi : 10.1051/0004-6361/201935010 .
  20. ↑ Bickelhaupt, F. Matthias; Nibbering, Nico MM; Van Wezenbeek, Egbert M.; Baerends, Evert Jan (1992). "Enlace central en los tres dímeros CN.cntdot.NC-CN, CN-CN y CN-NC: Enlace de pares de electrones y efectos de repulsión de Pauli". The Journal of Physical Chemistry . 96 (12): 4864– 4873. doi : 10.1021/j100191a027 .
  21. ↑ Maier, Günther; Reisenauer, Hans Peter; Eckwert, Jürgen; Sierakowski, Claudia; Stumpf, Thomas (septiembre de 1992). "Aislamiento de matriz de diisocianógeno CNNC". Edición internacional Angewandte Chemie . 31 (9): 1218– 1220. doi : 10.1002/anie.199212181 .
  22. ↑ Kumar, Sanchit; Dhilip Kumar, TJ (2022). "Cálculos de estructura electrónica y dinámica cuántica de la desexcitación rotacional de CNNC por He". Physical Chemistry Chemical Physics . 24 (5): 2785– 2793. doi : 10.1039/D1CP04273D .
  23. ↑ Muir, GD, ed. (1971). Peligros en el laboratorio químico . Londres: The Royal Institute of Chemistry.
  24. ↑ Thomas, N.; Gaydon, AG; Brewer, L. (1952). "Llamas de cianógeno y la energía de disociación del N 2 ". The Journal of Chemical Physics . 20 (3): 369– 374. Bibcode : 1952JChPh..20..369T . doi : 10.1063/1.1700426 .
  25. ↑ JB Conway; RH Wilson Jr.; AV Grosse (1953). "La temperatura de la llama de cianógeno-oxígeno". Journal of the American Chemical Society . 75 (2): 499. doi : 10.1021/ja01098a517 .
  • Logotipo de Wikimedia CommonsContenido multimedia relacionado con Cyanogen en Wikimedia Commons
  • Chisholm, Hugh , ed. (1911). "Cyanogen"  . Encyclopædia Britannica (11.ª  ed.). Cambridge University Press.
  • Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja informativa sobre compuestos de cianuro
  • PhysOrg.com
  • Guía de bolsillo del CDC-NIOSH sobre riesgos químicos